徐秀，赵萍，郑立永

（1.陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200；2.北京瑞森同升科技有限责任公司，北京 100067）

某电控硅油离合器风扇系统在重型汽车上的试验分析

徐秀1，赵萍1，郑立永2

（1.陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200；2.北京瑞森同升科技有限责任公司，北京 100067）

风扇、风扇离合器作为冷却系统的一部分，主要功能是随着发动机冷却液温度的变化，风扇离合器自动调节风扇转速。文章对某牵引车硅油风扇离合器调速特性进行了测试：将发动机转速控制在一定值，应用硅油风扇离合器测试软件手动输入风扇命令转速，测试风扇离合器的最高转速，怠速转速，无级调速转速，并对数据曲线做了分析，综合结果显示此风扇、风扇离合器随着冷却液温度变化的响应能力良好，适用于本牵引车，能保证良好的冷却能力。

风扇离合器；牵引车；发动机冷却

前言

目前重卡汽车上应用的风扇离合器结构主要有电磁风扇离合器、硅油风扇离合器两种，硅油风扇离合器以硅油为介质，随着发动机温度高低的变化，硅油离合器分离、耦合，调节风扇以不同的转速转动，保证发动机在最适宜的温度下工作；延长发动机的使用寿命；同时减少不必要的发动机功率损耗；降低发动机噪音。为了验证所选用风扇离合器的性能是否达到最佳且是否能满足冷却系统要求，本次试验重点测试了硅油风扇离合器的响应性能，以期在良好的发挥风扇离合器性能的前提下，满足发动机的冷却要求。

1 硅油风扇离合器系统理论知识

1.1 硅油风扇离合器的工作原理

硅油风扇离合器以硅油为介质，利用其高粘度特性传递扭矩。在发动机冷启动或小负荷工作时，冷却液温度和经过散热器气流温度较低，离合器内部的工作腔内没有硅油，离合器分离，离合器主动盘随着发动机曲轴的转动空转；当发动机负荷增加，冷却液和通过散热器的气流温度升高，硅油进入离合器工作腔，硅油十分粘稠，带动壳体和风扇转动。

1.2 硅油离合器控制原理

LDi控制器通过J1993CAN读取冷却液温度，同时将控制信号通过离合器线束传递给离合器。从而控制工作腔内的硅油量，原理示意图见图1。

图1 硅油离合器控制原理

2 调速特性试验概述

2.1 主要参数

发动机：448Kw/2000rpm/min；排放标准：欧V

风扇皮带轮传动比：1.2:1

发电机：150A

硅油风扇离合器（见图2）

直径Φ762mm塑料风扇（见图2）

LDi控制器（见图2）

图2 电控硅油离合器 、直径762mm风扇、LDi控制器

2.2 风扇运转的控制逻辑

2.2.1 风扇转速百分比与温度对应关系

表1 风扇转速百分比与温度对应关系

2.2.2 控制逻辑

温度低于风扇变速条件下限时(如冷却液温度82℃)，对应的风扇转速百分比为0%(怠速)，LDi控制器给离合器线圈发出的调节信号使离合器怠速运转；

温度达到风扇变速条件上限时(如冷却液温度94℃)，对应的风扇转速百分比为100%(全速)，Di控制器给离合器线圈发出调节信号使离合器全速运转；

2.3 概念定义

输入转速：硅油离合器主动盘转速，等于发动机转速与风扇传动比的乘积。在本次试验中，风扇传动比为1.2:1，故当发动机转速为1900rpm/min时，风扇输入转速为2280rpm/min；

风扇转速：风扇运转时，硅油离合器通过传感器检测到的实际风扇转速；

命令转速：LDi控制器自动根据发动机转速风扇转速百分比等参数进行逻辑计算后输出的风扇目标转速。手动模式下为手动输入的目标转速。

3 试验测试

3.1 手动控制风扇在怠速/全速间两种模式切换

在试验过程中，将发动机转速稳定在 1900rpm/min，通过离合器测试软件手动发送命令转速指令，将风扇转速直接提高到最高转速，然后将风扇转速降低到怠速运行，重复试验，试验结果如图3所示：

图3 风扇离合器怠速/全速模式切换

图中曲线表明：

a）输入转速在 2280rpm/min时，风扇的最高转速为2190rpm/min，滑差率为4%。较低的滑差率可以提供更高的风扇转速，提高极限负载下的冷却能力。（注：滑差率：硅油风扇离合器在耦合状态下，输入转速与风扇转速之差成为耦合滑差，耦合滑差与输入轴转速之比的百分数，称为滑差率）。

b）输入转速在 2280rpm/min时，风扇的最低怠速约为680rpm/min，低怠速一方面在散热需求较低情况下所消耗功率低，保证节能。另一方面可以根据散热需求快速提升风扇转速，保证响应能力。

2.2 手动控制风扇转速检验电控硅油风扇的无极变速特性

在试验过程中，将发动机转速稳定在 1900rpm/min，通过离合器测试软件手动发送命令转速指令，以50rpm为梯度，使风扇转速从500rpm/min逐渐上升到2250rpm/min，然后再逐渐降到500rpm/min，试验结果如图4所示：

图中曲线表明：

a）命令转速从500rpm/min提高到2250rpm/min的过程中，风扇能在2秒钟内将转速迅速提高到命令转速。在命令转速逐渐提高的过程中，电控硅油风扇展示出了良好的无极变速特性；

b）当命令转速从2250rpm/min降低到500rpm/min的过程中，风扇能在2秒内将转速降低到命令转速。可见在命令转速逐渐降低的过程中，电控硅油风扇展示出了良好的无极变速特性。

图4 风扇离合器无极变速

3.3 逐级提高和降低电控硅油风扇转速

在试验过程中，将发动机转速稳定在 1900rpm/min，通过离合器测试软件手动发送命令转速指令，将风扇转速从怠速逐级提高到最高转速，然后将风扇转速降低到怠速转速运行，重复试验，试验结果如图5所示：

图5 风扇转速逐渐提高和降低

图中曲线表明：

当命令转速以200rpm/min逐级上升和降低时，风扇转速能快速提升或降低到目标转速，并保持平稳运转。

4 结论

通过本次调试试验验证

a）本电控硅油离合器风扇系统在此牵引车上能够实现无级变速调节；

b）本电控硅油离合器风扇系统在此牵引车上提高和降低转速时有很好的响应能力；

c）本电控硅油离合器风扇系统能够保证发动机在适宜的温度下工作。

三个试验结论说明选用的电控硅油离合器系统在此牵引车的性能良好，能够保证发动机在良好的温度下工作。

[1] QC/T 747-2006,汽车发动机硅油风扇离合器技术文件.

[2] QC/T 33-2006,汽车发动机硅油风扇离合器试验方法.

[3] 陈家瑞,马天飞.汽车构造第五版（上册）. 北京.人民交通出版社.

[4] 王望予.汽车设计第4版.北京.机械工业出版社.

Test and analysis of an electronic controlled silicone oil clutch fan system on heavy duty vehicles

Xu Xiu1, Zhao Ping1, Zheng Liyong2
( 1.Shaanxi Heavy-duty Motor Company Limited, Shaanxi Xi'an 710200; 2. Beijing Ruisen Tongsheng Technology Co. Ltd., Beijing 100067 )

The fan and fan clutch are part of the cooling system. The main function is that the fan clutch automatically adjusts the fan speed as the engine coolant temperature changes. This paper tests the speed regulation characteristics of a silicone oil fan clutch in a tractor: the engine speed is controlled at a certain value, the fan speed command is used to manually input the fan command speed, test the maximum speed of the fan clutch, idling speed, stepless speed , And the data curve was analyzed, the results show that the fan, fan clutch with the coolant temperature changes in response to good, suitable for the tractor, to ensure good cooling capacity.

fan clutch; tractor; engine cooling

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-217-03

U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)12-217-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.071

徐秀，女，助理工程师，就职于陕西重型汽车有限公司，从事车辆产品设计。